Perpustakaan Digital ITB

Dekarbonisasi sektor penerbangan mendorong pengembangan material suhu tinggi yang ringan dan tahan oksidasi untuk meningkatkan efisiensi mesin. Paduan intermetalik ?-TiAl menjadi kandidat yang menjanjikan karena memiliki densitas rendah, kekuatan spesifik tinggi, serta telah diaplikasikan pada bilah turbin tekanan rendah mesin GEnx™. Namun, penggunaannya masih dibatasi oleh rendahnya ketahanan oksidasi pada temperatur di atas 800 °C akibat pembentukan TiO2 yang kurang protektif. Penambahan Nb, Y, dan Hf diketahui mampu meningkatkan ketahanan oksidasi, sedangkan kombinasi Y-Hf diperkirakan memberikan efek sinergis terhadap stabilitas kerak oksida. Namun, perbandingan langsung ketiga strategi doping tersebut pada paduan Ti-45Al-8Nb masih terbatas. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan mengevaluasi pengaruh doping Y, Hf, dan Y-Hf terhadap ketahanan oksidasi siklik paduan Ti-45Al-8Nb pada temperatur 900°C dan 1000°C berdasarkan karakteristik oksida dan ketahanannya terhadap spalling. Penelitian diawali dengan studi literatur, kemudian disintesis Ti-45A1-8Nb at.% sebagai pembanding dan dengan variasi penambahan doping Y, Hf, dan Y-Hf sebesar 0,3 at.% untuk setiap unsurnya menggunakan mini DC arc-melting furnace dalam atmosfer argon. Ingot hasil peleburan dihomogenisasi pada 1100 °C selama 14 jam, dibentuk menjadi spesimen kupon, dan dikarakterisasi awal menggunakan mikroskop optik. Pengujian oksidasi siklik 50 siklus dilakukan pada temperatur 900°C dan 1000°C dengan siklus pemanasan 1 jam dan pendinginan 15 menit disertai pengukuran perubahan massa. Setelah pengujian, dilakukan karakterisasi menggunakan XRD dan SEM-EDS. Hasil karakterisasi menunjukkan mikrostruktur as-cast telah mulai membentuk koloni lamelar, sedangkan setelah homogenisasi seluruh paduan didominasi struktur lamelar ?+?2. Analisis SEM-EDS dan XRD mengidentifikasi segregasi kaya Y pada batas butir yang berperan sebagai boundary pinning, kelarutan Hf yang tinggi dalam matriks TiAl, serta keberadaan fasa kaya Y-Hf, Ti2AlN, daerah kaya Nb (Nb-rich), dan segregasi kaya Ti. Pada oksidasi siklik 900°C, seluruh paduan membentuk kerak TiO2 (rutil)/Al2O3, dengan kinetika parabolik pada paduan tanpa doping dan doping Y, serta kinetika logaritmik pada doping Hf dan Y-Hf yang menunjukkan lapisan oksida lebih protektif. Pada 1000°C, seluruh paduan mengalami peningkatan ketahanan terhadap spallation, namun doping Hf dan Y-Hf menghasilkan lapisan TiO2 yang lebih rapat sehingga paling efektif menekan spallation, sedangkan doping Y membentuk oxide pegs yang meningkatkan adhesi kerak oksida terutama pada 900°C. Dekomposisi Ti2AlN membentuk pori pada antarmuka logam–oksida, sementara segregasi kaya Ti dan daerah kaya Nb menjadi jalur oksidasi internal dan pembentukan retakan.